WO2025220115A1 - 数値制御装置、情報処理装置、及びコンピュータが読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

数値制御装置、情報処理装置、及びコンピュータが読み取り可能な記憶媒体

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polynomial
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宏紀 日▲高▼
直矢 小出
宏之 河村
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    • G05B19/41—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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Definitions

  • This disclosure relates to a numerical control device, an information processing device, and a computer-readable storage medium.
  • cutting and non-cutting sections are typically repeated.
  • cutting sections the tool is moved along the machining path.
  • non-cutting sections it is common to move each axis independently while avoiding contact with the workpiece. That is, the tool is moved linearly in the X-axis and Y-axis directions while avoiding contact with the workpiece.
  • There is also technology for moving the tool in a curved line to shorten the movement time in non-cutting sections for example, see Patent Document 1).
  • the curve When moving a tool along a curve, the curve is divided into tiny line segments and the position and speed are commanded. Dividing a curve into tiny line segments increases the amount of commands to be processed per unit time, resulting in a higher load.
  • a numerical control device includes a curve command reading unit that reads curve commands from a machining program, a mathematical expression derivation unit that derives a polynomial that represents the trajectory of the tool based on coefficients included in the curve command, a curve command analysis unit that generates movement commands for each control cycle from the polynomial, and a curve command unit that outputs the movement commands and executes control.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a machining program including a curve command.
  • FIG. 10 is a diagram showing a tool trajectory expressed by a polynomial.
  • 4 is a flowchart illustrating the operation of the numerical control device.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a conventional machining program for a curve in a non-cutting section.
  • FIG. 10 is a block diagram of a numerical control device according to a second embodiment.
  • 1 is an example of a machining program including a block for saving and executing curve commands.
  • FIG. 8 is a diagram showing a trajectory of a tool when the machining program of FIG. 7 is executed.
  • FIG. 8 is a diagram showing a trajectory of a tool when the machining program of FIG. 7 is executed.
  • FIG. 10 is a block diagram of an information processing apparatus according to a third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a machining program that calls a binary format file of movement commands;
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a binary format movement command.
  • FIG. 10 is a block diagram of an information processing apparatus 200 according to a fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a hardware configuration diagram of a numerical control device according to a first embodiment and a second embodiment, and an information processing device according to a third embodiment.
  • based on XX means “based on at least XX,” and includes cases where it is based on other elements in addition to XX. Furthermore, “based on XX” is not limited to cases where XX is used directly, but also includes cases where it is based on XX that has been calculated or processed. "XX” is any element (for example, any information).
  • FIG. 1 is a block diagram of a numerical control device 100 according to the first embodiment.
  • the numerical control device 100 includes a curve command reading unit 1, a mathematical formula deriving unit 2, a curve command analyzing unit 3, and a curve command unit 4.
  • the curve command reading unit 1 reads the curve command of the machining program.
  • the grammar of the curve command is not an existing one, but is newly disclosed in this embodiment.
  • the curve command is a polynomial that calculates the "X coordinate,”"Ycoordinate,” and "Z coordinate" expressed in the machining program.
  • the grammar of the curve command includes a word that indicates the degree of the polynomial and a word that indicates the coefficients of the polynomial.
  • Fig. 2 shows an example of the curve command.
  • the curve command in Fig. 2 is "G0Gx.xP1A_B_C_", "P2A_B_C_", "P3A_B_C_”, and "P4A_B_C_".
  • “Gx.x” on the first line is a word indicating that it is a curve command.
  • "A_”, “B_”, and “C_” are words that indicate the coefficients of each axis.
  • “A_” indicates the coefficient of the term that calculates the "X coordinate”
  • “B_” indicates the coefficient of the term that calculates the "Y coordinate”
  • “C_” indicates the coefficient of the term that calculates the "Z coordinate”.
  • “P_” is a word that indicates the order. The number after "P” indicates "order + 1". In other words, for "P2A_B_C_”, the order of the terms that calculate the "X coordinate”, “Y coordinate”, and “Z coordinate” is “1". For “P3A_B_C_”, the order of the terms that calculate the "X coordinate”, "Y coordinate”, and “Z coordinate” is "2".
  • the mathematical formula derivation unit 2 converts the curve commands read from the machining program into polynomials. Below are formulas showing the "X coordinate,” “Y coordinate,” and “Z coordinate.” The mathematical formula is a curve that smoothly passes through passing points, which will be described later. The method of connecting multiple points with a curve is called interpolation. There are several interpolation methods, but as these are well-known technologies, their explanation will be omitted.
  • FIG. 3 shows the tool trajectory expressed by a polynomial.
  • the tool drills holes at two locations. There is a non-cutting section between the first machining (machining 1) and the next machining (machining 2).
  • the passing points include the non-cutting command movement start position P0, the highest lift point P2, and the movement end position P4. Furthermore, new passing points may be defined so that these passing points do not come into contact with the workpiece being machined.
  • the polynomial in this embodiment expresses the three-dimensional coordinate elements "X coordinate,”"Ycoordinate,” and "Z coordinate” as functions with time t as a variable.
  • the "X coordinate,”"Ycoordinate,” and “Z coordinate” indicate the position of the tool at time t.
  • the tool speed at time t can be calculated.
  • functions for the three directions of the "X axis,”"Yaxis,” and “Z axis” are not necessary, and only functions for the two axes, the "X axis" and the “Z axis,” are calculated.
  • the function does not necessarily have to be a function of time t.
  • a NURBS curve formula Non-Uniform Rational B-Splines
  • a NURBS curve allows the path of each of the X, Y, and Z axes to be expressed as a polynomial function for the parameter t.
  • a NURBS curve formula is not a function of time, it is necessary to similarly express the velocity as a polynomial.
  • the curve command analysis unit 3 calculates the tool position and the tool speed at that position from the polynomial obtained from the curve command, and generates the movement amount (movement command) for the control cycle.
  • the curve command analysis unit 3 corrects the movement command generated from the polynomial. If the movement amount calculated from the polynomial cannot be analyzed by the industrial machine per control cycle, the curve command analysis unit combines blocks and corrects the movement amount so that it falls within an appropriate range.
  • the curve command unit 4 outputs movement commands calculated from the polynomial to a servo amplifier or the like.
  • the tool moves through the non-cutting section along the path and at the speed indicated by the curve command.
  • the operation of the numerical control device 100 will be described with reference to FIG.
  • the numerical control device 100 analyzes the machining program and performs machining. If the machining program includes a curve command as shown in Figure 2, the curve command reading unit 1 also reads the coefficients of the polynomial and the degree of the polynomial in accordance with the grammar of the curve command (step S1).
  • the mathematical formula derivation unit 2 derives a polynomial based on the coefficients and degrees read by the curve command reading unit 1 (step S2).
  • the curve command analysis unit 3 calculates the tool position and the tool speed at that position from the polynomial obtained from the curve command (step S3).
  • the curve command analysis unit 3 calculates the movement amount of the tool for each control period from the tool speed, and generates a movement command (step S4).
  • the curve command unit 4 outputs a tool movement command for each control cycle to the servo amplifier (step S5).
  • the servo motor moves the tool in accordance with the movement command.
  • the tool moves through the non-cutting section along the trajectory and at the speed indicated by the curve command.
  • the numerical control device 100 of this embodiment uses a notation method called curve commands, which allows for a reduction in the size of the machining program.
  • the tool moves along a curve by successively executing movement commands for minute line segments and their speed commands, such as "G0Z-49.998.F2000.0,”"G0Z-49.995X100.001.F2001.0,” ..., “G0Z5.0X150.F2000.0.”
  • movement commands for minute line segments and their speed commands such as "G0Z-49.998.F2000.0,”"G0Z-49.995X100.001.F2001.0,” ..., “G0Z5.0X150.F2000.0.”
  • curves are expressed using the same number of commands as minute line segments, which increases the capacity of the machining program.
  • the machining program becomes shorter, reducing the size of the machining program and the load of loading the machining program.
  • the tool moves at a high speed in the non-cutting section, if commands are generated for the number of minute line segments as in the conventional method, the number of commands to be processed per unit time will increase.
  • the numerical control device 100 of this embodiment by expressing the curve as a polynomial, it is possible to combine commands and adjust the number of movement commands to be processed per unit time.
  • the numerical control device 100 of this embodiment since the polynomial has the tool time t as a variable, the coordinates and velocity of the tool can be calculated from the polynomial by differentiating the polynomial. Based on these coordinates and velocity, the numerical control device 100 can generate movement commands for the movement amounts that the machine tool can analyze per control cycle. Furthermore, even if the command relating to the speed is not a function of time t like a NURBS curve formula, if it is expressed in the form of a polynomial, the coordinates and speed of the tool can be calculated.
  • Second Embodiment 6 is a block diagram of a numerical controller 100 according to the second embodiment.
  • the numerical controller 100 according to the second embodiment includes a curve command reading unit 1, a mathematical formula deriving unit 2, a curve command analyzing unit 3, a curve command unit 4, and a curve command storage unit 5.
  • the curve command storage unit 5 stores curve commands for non-cutting sections. The stored curve commands can be read out as needed.
  • the description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.
  • Figure 7 is an example of a machining program that executes stored curve commands.
  • the curve command expressed in the block between "G0Gx.xL1" and “Gx.yL1” in the machining program is saved in the curve command memory unit.
  • the created curve command is translated by "X10.0" and executed.
  • Figure 8 shows the trajectory of the tool when the machining program of Figure 7 is executed. This trajectory passes through the movement start position P0, the highest lift point P2, and the movement end position P4.
  • the machining program of Figure 7 stores this curve command. Then, the start point is translated by "X10.0" and the tool is moved according to the stored curve command.
  • the numerical control device 100 of the second embodiment by defining and storing curve commands, not only is the size of the machining program for the curve commands reduced, but the load on the curve command analysis unit is also reduced.
  • FIG. 9 is a block diagram of a numerical control device 100 according to the third embodiment.
  • the numerical control device 100 includes a curve command reading unit 1, a curve command analyzing unit 3, a curve command unit 4, and a binary storage unit 6.
  • the description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.
  • the numerical control device 100 of the third embodiment includes a binary storage unit 6.
  • the binary storage unit 6 is a storage area for programs that can be referenced by the numerical control device 100.
  • the binary storage unit 6 stores movement commands in binary format.
  • the binary format is a digital representation of the movement amount of a tool. By storing the movement commands in binary format, analysis is not required, and processing is faster.
  • the curve command of the machining program is replaced with a block called "G0.new".
  • the curve command reading unit 1 reads the command "G0.new" from the machining program, it reads the "G0.new” file from the binary storage unit 6.
  • the curve command unit 4 outputs the binary movement command read from the "G0.new" file to a servo amplifier or the like.
  • the numerical control device 100 of the second embodiment issues movement commands directly in binary format, eliminating the need to analyze the machining program and reducing the computational load.
  • Figure 11 shows an example of a binary format movement command.
  • a binary format movement command is expressed by arranging a combination of X movement amount, Y movement amount, and Z movement amount for each control cycle.
  • the binary format has the advantage of being easy to read, as it expresses changes in the tool position in chronological order.
  • an external information processing device 200 analyzes curve commands in a machining program and generates axis movement commands.
  • 12 is a block diagram of an information processing device 200 according to the fourth embodiment.
  • the information processing device 200 is, for example, a computer such as a personal computer attached to a numerical control device, a personal computer connected to the numerical control device via a wired or wireless network, a cell computer, a fog computer, or a cloud server.
  • the information processing device 200 of the fourth embodiment includes a curve command reading unit 1, a mathematical expression deriving unit 2, a curve command analyzing unit 3, and a movement command output unit 7.
  • the curve command reading unit 1, mathematical expression deriving unit 2, and curve command analyzing unit 3 of the third embodiment perform substantially the same operations as those of the first embodiment. That is, the curve command reading unit 1 reads a curve command from a machining program, and the mathematical expression deriving unit 2 converts the curve read from the machining program into a polynomial.
  • the curve command analyzing unit 3 generates a movement command for each control cycle from the polynomial obtained from the curve command.
  • the movement command output unit 7 converts the generated movement command into a binary format file and outputs it to the numerical control device.
  • the numerical control device includes a curve command unit 4.
  • the curve command unit 4 reads the binary format movement command and controls the curved movement of the tool.
  • the information processing device 200 of the third embodiment generates movement commands from curve commands, thereby reducing the load on the numerical control device for generating movement commands. Furthermore, even if the numerical control device does not have the function to analyze curve commands, the information processing device 200 can analyze the curve commands.
  • Fig. 13 is a hardware configuration diagram of the numerical control device 100 and the information processing device 200. Note that the information processing device 200 also has a similar hardware configuration, but a description thereof will be omitted.
  • the numerical control device 100 comprises a CPU 111 that controls the entire numerical control device 100, a ROM 112 that records programs and data, and a RAM 113 for temporarily expanding data.
  • the CPU 111 reads out the system program recorded in the ROM 112 via a bus and converts curve commands into movement commands.
  • the non-volatile memory 114 is backed up by, for example, a battery (not shown), and retains its stored state even when the power to the numerical control device 100 is turned off.
  • the non-volatile memory 114 stores various data, such as programs read from the external device 120 via the interfaces 115, 118, and 119, and operation inputs entered via the input device 20.
  • the non-volatile memory 114 may also store programs and data for executing the numerical control device 100 of this embodiment.
  • the interface 115 is an interface for connecting the numerical control device 100 to an external device 120 such as an adapter. Programs, various parameters, etc. are read from the external device 120.
  • the interface 118 is an interface for connecting the numerical control device 100 to a display device 30 such as a liquid crystal display. The display device 30 displays various data loaded into the memory, data obtained as a result of executing a program, and the like.
  • the interface 119 is an interface for connecting the numerical control device 100 to an input device 20 such as a keyboard or a pointing device. The input device 20 passes instructions, data, etc. based on operations by an operator to the CPU 111 via the interface 119.
  • the numerical control device (100) comprises a curve command reading unit (1) that reads curve commands of a machining program, a mathematical expression derivation unit (2) that derives a polynomial that expresses a tool trajectory based on coefficients included in the curve command, a curve command analysis unit (3) that generates a movement command for each control cycle from the polynomial, and a curve command unit (4) that outputs the movement command and executes control.
  • the mathematical expression deriving unit (2) derives a polynomial that expresses the trajectory of the tool based on the coefficients and degrees included in the curve command.
  • the polynomial represents the position of the tool and the velocity of the tool at that position.
  • the polynomial is a function with time as a variable, and the derivative of the time indicates the tool speed.
  • the mathematical expression deriving unit (2) derives a plurality of polynomials, each of which expresses a three-dimensional element.
  • the curve command analysis unit (3) combines commands and adjusts the number of movement commands to be processed per unit time.
  • the curve command analysis unit (3) generates a movement command for a movement amount that can be analyzed by the machine tool per control cycle.
  • the numerical control device (100) includes a curve command memory unit (5) that stores the movement commands, the curve command reading unit (1) reads out the movement commands stored in the curve command memory unit (5) in accordance with the machining program, and the curve command unit (4) outputs the read movement commands to execute control.
  • the numerical control device (100) comprises a curve command reading unit (1) that reads curve commands of a machining program, a mathematical expression derivation unit (2) that derives a polynomial that expresses a tool trajectory based on coefficients included in the curve command, a curve command analysis unit (3) that generates a movement command for each control cycle from the polynomial, and a movement command output unit (7) that outputs the movement command to the numerical control device (100).
  • a computer-readable storage medium (112, 113, 114) stores instructions that cause one or more processors (111) to execute processing that reads curve commands of a machining program, derives a polynomial that represents the trajectory of a tool based on coefficients included in the curve commands, and generates a movement command for each control cycle from the polynomial.

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Abstract

数値制御装置は、加工プログラムの曲線指令と速度指令を読み込み、指令に含まれる係数を基に工具の軌跡と速度を表現する多項式を導出し、多項式から制御周期毎の移動指令を生成し、移動指令を出力し制御を実行させる。

Description

数値制御装置、情報処理装置、及びコンピュータが読み取り可能な記憶媒体
　本開示は、数値制御装置、情報処理装置、及びコンピュータが読み取り可能な記憶媒体に関する。
　工作機械の加工では、通常、切削区間と非切削区間を繰り返す。切削区間では、加工経路に沿って工具を移動させる。非切削区間では、ワークとの接触を避けながら各軸を独立して動かすことが一般的である。すなわち、ワークとの接触を回避させながら、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に直線的に工具を移動させる。また、非切削区間の移動時間を短縮するために、曲線的に工具を移動させる技術もある（例えば、特許文献１）。
特開２０２１‐１２５２２号公報
　曲線的に工具を移動する場合には、曲線を微小な線分に分割して、位置と速度とを指令する。曲線を微小な線分に分割すると、単位時間当たりに処理する指令量が多くなり負荷が高くなる。
　数値制御の分野では、曲線的な非切削区間における工具移動指令を解析し実行する処理の負荷を軽減することが望まれている。
　本開示の一態様である数値制御装置は、加工プログラムの曲線指令を読み込む曲線指令読込部と、前記曲線指令に含まれる係数を基に工具の軌跡を表現する多項式を導出する数式導出部と、前記多項式から制御周期毎の移動指令を生成する曲線指令解析部と、前記移動指令を出力し制御を実行させる曲線指令部と、を備える。
第１実施形態の数値制御装置のブロック図である。 曲線指令を含む加工プログラムの一例を示す図である。 多項式で表現される工具の軌跡を示す図である。 数値制御装置の動作を説明するフローチャートである。 従来の非切削区間における曲線の加工プログラムの一例を示す図である。 第２実施形態の数値制御装置のブロック図である。 曲線指令を保存し実行させるブロックを含む加工プログラムの一例である。 図７の加工プログラムを実行したときの工具の軌跡を示す図である。 第３実施形態の情報処理装置のブロック図である。 バイナリ形式の移動指令のファイルを呼び出す加工プログラムの一例を示す図である。 バイナリ形式の移動指令の一例を示す図である。 第４実施形態の情報処理装置２００のブロック図である。 第１、第２実施形態の数値制御装置、及び第３実施形態の情報処理装置のハードウェア構成図である。
　以下、本開示の実施形態を図面と共に説明する。なお、以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は、省略する場合がある。
　本願でいう「ＸＸに基づく」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づく」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。
［第１実施形態］
　図１は、第１実施形態の数値制御装置１００のブロック図である。
　数値制御装置１００は、曲線指令読込部１、数式導出部２、曲線指令解析部３、曲線指令部４を備える。
　曲線指令読込部１は、加工プログラムの曲線指令を読み込む。曲線指令の文法は、既存のものではなく、本実施形態で新たに開示されるものである。曲線指令は、「Ｘ座標」「Ｙ座標」「Ｚ座標」を算出する多項式を加工プログラムで表現したものである。曲線指令の文法は、多項式の次数を示すワード、多項式の係数を示すワードを含む。
　図２は、曲線指令の一例である。図２の曲線指令は、「Ｇ０Ｇｘ．ｘＰ１Ａ＿Ｂ＿Ｃ＿」「Ｐ２Ａ＿Ｂ＿Ｃ＿」「Ｐ３Ａ＿Ｂ＿Ｃ＿」「Ｐ４Ａ＿Ｂ＿Ｃ＿」である。
　１行目の「Ｇｘ．ｘ」は曲線指令であること示すワードである。
　「Ａ＿」「Ｂ＿」「Ｃ＿」は、各軸の係数を示すワードである。本実施形態では、「Ａ＿」が「Ｘ座標」、「Ｂ＿」が「Ｙ座標」、「Ｃ＿」が「Ｚ座標」のを算出する項の係数を示す。「Ｐ＿」は次数を示すワードである。「Ｐ」の後ろの数字は「次数＋１」を示す。すなわち、「Ｐ２Ａ＿Ｂ＿Ｃ＿」であれば「Ｘ座標」「Ｙ座標」「Ｚ座標」を算出する項の次数は「１」である。「Ｐ３Ａ＿Ｂ＿Ｃ＿」であれば「Ｘ座標」「Ｙ座標」「Ｚ座標」を算出する項の次数は「２」である。
　数式導出部２は、加工プログラムから読み込んだ曲線指令を多項式に変換する。以下は、「Ｘ座標」、「Ｙ座標」、「Ｚ座標」を示す式である。数式は、後述する通過点を滑らかに通過する曲線である。複数の点を曲線で繋ぐ方法は、補間とよばれる。補間法（内挿法）は、複数存在するが周知の技術であるため、説明を省略する。
　図３は、多項式で表現される工具の軌跡を示す。
　図３の例では、工具は２箇所で穴あけを行う。最初の加工（加工１）と次の加工（加工２）との間は非切削区間である。
　本実施形態における通過点には、非切削指令の移動開始位置Ｐ０、引き上げ最高点Ｐ２、移動終了位置Ｐ４などがある。またこの通過点は加工を行うワークに接触をしないように、新たな通過点を定義してもよい。
　本実施形態の多項式は、３次元座標の要素である「Ｘ座標」、「Ｙ座標」、「Ｚ座標」をそれぞれ時刻ｔを変数とした関数として表現する。「Ｘ座標」、「Ｙ座標」、「Ｚ座標」は時刻ｔにおける工具の位置を示す。「Ｘ座標」、「Ｙ座標」、「Ｚ座標」の関数を微分すると、時刻ｔにおける工具の速度が算出できる。
　なお、図３の例では、ＸＺ平面に対して平行移動するため、「Ｘ軸」「Ｙ軸」「Ｚ軸」の３方向の関数は不要であり、「Ｘ軸」と「Ｚ軸」の２軸の関数のみを求める。
　また、関数は、必ずしも時刻ｔの関数でなくてもよい。例えば、関数としてＮＵＲＢＳ曲線式（Ｎｏｎ－Ｕｎｉｆｏｒｍ　Ｒａｔｉｏｎａｌ　Ｂ－Ｓｐｌｉｎｅｓ）を用いることができる。ＮＵＲＢＳ曲線は媒介変数ｔに対して、前者と同様にＸＹＺそれぞれの軸の経路を多項式関数で表すことができる。しかしＮＵＲＢＳ曲線式は時間に対する関数ではないため、速度も同様に多項式で表すが必要である。前記の指令形式と同様に「Ｇ０Ｇｘ．ｘＰｎＡ＿Ｂ＿Ｃ＿α＿β＿γ」とし指令位置について次数ｎ＋１の係数をＡ、Ｂ、Ｃで指令したのに対し、速度の次数ｎ＋１の係数をα、β、γで指令する。
　曲線指令解析部３は、曲線指令から得られた多項式から、工具の位置と、その位置における工具の速度とを算出し、制御周期に対する移動量（移動指令）を生成する。
　曲線指令解析部３は、多項式から生成した移動指令を補正する。曲線指令解析部は、多項式から算出した移動量が、産業機械が制御周期あたりに解析可能でなければ、ブロックを結合して、移動量が適切な範囲に収まるように補正する。
　曲線指令部４は、多項式から算出した移動指令を、サーボアンプなどに出力する。工具は、曲線指令が示す軌跡及び速度で非切削区間を移動する。
　図４を参照して、数値制御装置１００の動作を説明する。
　数値制御装置１００は、加工プログラムを解析し、加工を行う。加工プログラムに図２に示すような曲線指令が含まれる場合、曲線指令読込部１は、曲線指令の文法に従い、多項式の係数、及び多項式の次数も読み込む（ステップＳ１）。
　数式導出部２は、曲線指令読込部１が読み込んだ係数及び次数をもとに多項式を導出する（ステップＳ２）。
　曲線指令解析部３は、曲線指令から得られた多項式から工具の位置と、その位置における工具の速度を算出する（ステップＳ３）。
　曲線指令解析部３は、工具の速度から、制御周期ごとの工具の移動量を算出し、移動指令を生成する（ステップＳ４）。
　曲線指令部４は、制御周期ごとの工具の移動指令を、サーボアンプに出力する（ステップＳ５）。サーボモータは、移動指令に従い、工具を移動させる。工具は、曲線指令が示す軌跡及び速度で非切削区間を移動する。
　本実施形態の数値制御装置１００は、曲線指令という表記方法を採用したため、加工プログラムの容量を削減することができる。
　比較のため、従来の加工プログラムについて説明する。従来の加工プログラムで工具を曲線で移動させるには、指令の数が大量になる。なぜなら、従来は、工具の位置に対して速度が変わる曲線を指令するには、曲線を微小線分に分割し微小線分ごとに速度を指令する。そのため、従来は、微小線分と同じ数の指令が必要である。
　図５は、従来の非切削区間における曲線の加工プログラムである。図５の例では、「Ｇ０Ｚ－４９．９９８．Ｆ２０００．０」、「Ｇ０Ｚ－４９．９９５Ｘ１００．００１．Ｆ２００１．０」、・・・、「Ｇ０Ｚ５．０Ｘ１５０．Ｆ２０００．０」のように、微小線分の移動指令とその速度指令を連続して実行し、工具を曲線移動させる。従来の加工プログラムでは、微小線分と同じ数の指令で曲線を表現するため、加工プログラムの容量が大きくなる。
　本実施形態の数値制御装置１００によれば、曲線を多項式で表現することにより、加工プログラムが短くなり、加工プログラムの容量を削減するとともに、加工プログラムの読込み負荷を削減することができる。
　また、非切削区間では工具の移動速度が速いため、従来のように微小線分の数だけ指令を生成すると、単位時間あたりに処理する指令数が多くなる。
　本実施形態の数値制御装置１００によれば、曲線を多項式で表現することにより、指令を結合して単位時間あたりに処理する移動指令の数を調整することができる。
　さらに、本実施形態の数値制御装置１００によれば、多項式は工具の時間ｔを変数とするため、多項式を微分することにより、多項式から工具の座標と速度が算出できる。数値制御装置１００は、この座標と速度とを基に、工作機械が制御周期あたりに解析できる移動量の、移動指令を生成することができる。
　また、ＮＵＲＢＳ曲線式のように時刻ｔの関数でなくとも、速度に関する指令を多項式の形で表せば、工具の座標と速度を算出することができる。
［第２実施形態］
　図６は、第２実施形態の数値制御装置１００のブロック図である。第２実施形態の数値制御装置１００は、曲線指令読込部１、数式導出部２、曲線指令解析部３、曲線指令部４、曲線指令記憶部５を備える。
　曲線指令記憶部５は、非切削区間における曲線指令を保存する。保存した曲線指令は、必要に応じて読み出すことができる。
　なお、第２実施形態の数値制御装置１００において、第１実施形態と同じ構成についての説明は省略する。
　図７は、記憶した曲線指令を実行する加工プログラムの一例である。図７において、加工プログラムの「Ｇ０Ｇｘ．ｘＬ１」と「Ｇｘ．ｙＬ１」の間のブロックで表現された曲線指令を曲線指令記憶部に保存する。次のブロック「Ｇｘ．ｚＬ１Ｘ１０．０」では、作成した曲線指令を「Ｘ１０．０」平行移動させて実行する。
　図８は、図７の加工プログラムを実行したときの工具の軌跡である。この軌跡では、移動開始位置Ｐ０、引き上げ最高点Ｐ２、移動終了位置Ｐ４を通過する。図７の加工プログラムでは、この曲線指令を記憶する。そして、始点を「Ｘ１０．０」平行移動し、記憶した曲線指令で工具を移動させる。
　第２実施形態の数値制御装置１００では、曲線指令を定義して記憶することにより、曲線指令の加工プログラムの容量が減るだけでなく、曲線指令解析部の負荷も軽減する。
［第３実施形態］
　図９は、第３実施形態の数値制御装置１００のブロック図である。
　数値制御装置１００は、曲線指令読込部１、曲線指令解析部３、曲線指令部４、バイナリ記憶部６を備える。
　なお、第３実施形態の数値制御装置１００において、第１実施形態と同じ構成についての説明は省略する。
　第３実施形態の数値制御装置１００は、バイナリ記憶部６を備える。バイナリ記憶部６は、数値制御装置１００が参照可能なプログラムの保存領域である。バイナリ記憶部６は、バイナリ形式の移動指令を記憶する。バイナリ形式とは、工具の移動量をデータ化したものである。移動指令をバイナリ形式にすることにより、解析が不要になり、処理が高速になる。
　図１０では、加工プログラムの曲線指令を「Ｇ０．ｎｅｗ」というブロックに置き換えている。曲線指令読込部１は、加工プログラムから「Ｇ０．ｎｅｗ」という指令を読み込むと、バイナリ記憶部６から「Ｇ０．ｎｅｗ」ファイルを読み出す。曲線指令部４は、「Ｇ０．ｎｅｗ」ファイルから読み出したバイナリ形式の移動指令を、サーボアンプなどに出力する。
　第２実施形態の数値制御装置１００では、バイナリ形式の移動指令を直接、指令するため、加工プログラムの解析が不要になり、演算負荷を削減することができる。
　図１１は、バイナリ形式の移動指令の一例を示す。バイナリ形式の移動指令は、Ｘの移動量、Ｙの移動量、Ｚの移動量の組合せが制御周期ごとに並べて表現される。バイナリ形式は、工具の位置の変化が時系列で表現されているため、可読性がよいという利点もある。
［第４実施形態］
　第４の実施形態では、外部の情報処理装置２００で、加工プログラムの曲線指令を解析して、軸の移動指令を生成する。
　図１２は、第４実施形態の情報処理装置２００のブロック図である。情報処理装置２００は、例えば、数値制御装置に併設されたパソコン、数値制御装置と有線／無線のネットワークを介して接続されたパソコン、セルコンピュータ、フォグコンピュータ、クラウドサーバなどのコンピュータである。
　第４実施形態の情報処理装置２００は、曲線指令読込部１、数式導出部２、曲線指令解析部３、移動指令出力部７を備える。
　第３実施形態の曲線指令読込部１、数式導出部２、曲線指令解析部３は、第１実施形態と略同様の動作を実行する。すなわち、曲線指令読込部１は加工プログラムの曲線指令を読み込み、数式導出部２は加工プログラムから読み込んだ曲線を多項式に変換する。曲線指令解析部３は、曲線指令から得られた多項式から、制御周期毎の移動指令を生成する。
　移動指令出力部７は、生成した移動指令のバイナリ形式のファイルに変換して数値制御装置に出力する。数値制御装置は、曲線指令部４を備える。曲線指令部４は、バイナリ形式の移動指令を読み込み、工具の曲線移動を制御する。
　第３実施形態の情報処理装置２００は、曲線指令から移動指令を生成するため、数値制御装置で移動指令を生成する負荷が削減される。また、数値制御装置が曲線指令を解析する機能を備えていない場合でも、情報処理装置２００で曲線指令を解析することができる。
　以下、本開示を適用した数値制御装置１００、及び情報処理装置２００のハードウェア構成について説明する。図１３は、数値制御装置１００、情報処理装置２００のハードウェア構成図である。なお、情報処理装置２００も同様のハードウェア構成を備えるが、説明は省略する。
　数値制御装置１００は、図１３に示すように、数値制御装置１００を全体的に制御するＣＰＵ１１１、プログラムやデータを記録するＲＯＭ１１２、一時的にデータを展開するためのＲＡＭ１１３を備え、ＣＰＵ１１１はバスを介してＲＯＭ１１２に記録されたシステムプログラムを読み出し、曲線指令を移動指令に変換する。
　不揮発性メモリ１１４は、例えば、図示しないバッテリでバックアップされるなどして、数値制御装置１００の電源がオフされても記憶状態が保持される。不揮発性メモリ１１４には、インタフェース１１５、１１８、１１９を介して外部装置１２０から読み込まれたプログラムや入力装置２０を介して入力された操作入力などの各種データが記憶される。不揮発性メモリ１１４に、本実施形態の数値制御装置１００を実行するためのプログラムおよびデータを記憶してもよい。
　インタフェース１１５は、数値制御装置１００とアダプタ等の外部装置１２０と接続するためのインタフェースである。外部装置１２０側からはプログラムや各種パラメータ等が読み込まれる。
　インタフェース１１８は、数値制御装置１００と液晶ディスプレイ等の表示装置３０とを接続するためのインタフェースである。表示装置３０には、メモリ上に読み込まれた各データ、プログラム等が実行された結果として得られたデータ等が表示される。
　インタフェース１１９は、数値制御装置１００とキーボード、ポインティングデバイス等の入力装置２０とを接続するためのインタフェースである。入力装置２０は、オペレータによる操作に基づく指令、データ等を、インタフェース１１９を介してＣＰＵ１１１に渡す。
　本開示について詳述したが、本開示は上述した個々の実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、又は、請求の範囲に記載された内容とその均等物から導き出される本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々の追加、置き換え、変更、部分的削除等が可能である。また、これらの実施形態は、組合せて実施することもできる。例えば、上述した実施形態において、各動作の順序や各処理の順序は、一例として示したものであり、これらに限定されるものではない。
　以下に、本開示の実施形態に係る付記を示す。
（付記１）
　数値制御装置（１００）は、加工プログラムの曲線指令を読み込む曲線指令読込部（１）と、前記曲線指令に含まれる係数を基に工具の軌跡を表現する多項式を導出する数式導出部（２）と、前記多項式から制御周期毎の移動指令を生成する曲線指令解析部（３）と、前記移動指令を出力し制御を実行させる曲線指令部（４）と、を備える。
（付記２）
　前記数式導出部（２）は、前記曲線指令に含まれる係数及び次数を基に工具の軌跡を表現する多項式を導出する。
（付記３）
　前記多項式は、工具の位置と、その位置における工具の速度を表現する。
（付記４）
　前記多項式は、時刻を変数とした関数であり、時刻の微分が工具の速度を示す。
（付記５）
　前記数式導出部（２）は、複数の多項式を導出し、各多項式は３次元の各要素を表現する。
（付記６）
　前記曲線指令解析部（３）は、指令を結合して単位時間あたりに処理する移動指令の数を調整する。
（付記７）
　前記曲線指令解析部（３）は、工作機械が制御周期あたりに解析できる移動量の移動指令を生成する。
（付記８）
　数値制御装置（１００）は、前記移動指令を記憶する曲線指令記憶部（５）を備え、前記曲線指令読込部（１）は、前記加工プログラムに従い、前記曲線指令記憶部（５）に記憶する移動指令を読み出し、前記曲線指令部（４）は、前記読み出した移動指令を出力し制御を実行させる。
（付記９）
　数値制御装置（１００）は、加工プログラムの曲線指令を読み込む曲線指令読込部（１）と、前記曲線指令に含まれる係数を基に工具の軌跡を表現する多項式を導出する数式導出部（２）と、前記多項式から制御周期毎の移動指令を生成する曲線指令解析部（３）と、前記移動指令を数値制御装置（１００）に出力する移動指令出力部（７）と、を備える。
（付記１０）
　コンピュータが読み取り可能な記憶媒体（１１２、１１３、１１４）は、１つ又は複数のプロセッサ（１１１）に、加工プログラムの曲線指令を読み込み、前記曲線指令に含まれる係数を基に工具の軌跡を表現する多項式を導出し、前記多項式から制御周期毎の移動指令を生成する、処理を実行させる命令を記憶する。
　１００　数値制御装置
　２００　情報処理装置
　　　１　曲線指令読込部
　　　２　数式導出部
　　　３　曲線指令解析部
　　　４　曲線指令部
　　　５　曲線指令記憶部
　　　６　バイナリ記憶部
　　　７　移動指令出力部
　１１１　ＣＰＵ
　１１２　ＲＯＭ
　１１３　ＲＡＭ
　１１４　不揮発性メモリ

Claims (10)

  1. 　加工プログラムの曲線指令を読み込む曲線指令読込部と、
    　前記曲線指令に含まれる係数を基に工具の軌跡を表現する多項式を導出する数式導出部と、
    　前記多項式から制御周期毎の移動指令を生成する曲線指令解析部と、
    　前記移動指令を出力し制御を実行させる曲線指令部と、
    　を備える数値制御装置。
  2. 　前記数式導出部は、前記曲線指令に含まれる係数及び次数を基に工具の軌跡を表現する多項式を導出する、請求項１記載の数値制御装置。
  3. 　前記多項式は、工具の位置と、その位置における工具の速度を表現する、請求項１記載の数値制御装置。
  4. 　前記多項式は時刻を変数とした関数であり、時刻の微分が工具の速度を示す、請求項１記載の数値制御装置。
  5. 　前記数式導出部は、複数の多項式を導出し、各多項式は３次元の各要素を表現する、請求項１記載の数値制御装置。
  6. 　前記曲線指令解析部は、指令を結合して単位時間あたりに処理する移動指令の数を調整する、請求項１記載の数値制御装置。
  7. 　前記曲線指令解析部は、工作機械が制御周期あたりに解析できる移動量の、移動指令を生成する、請求項１記載の数値制御装置。
  8. 　前記移動指令を記憶する曲線指令記憶部を備え、
    　前記曲線指令読込部は、前記加工プログラムに従い、前記曲線指令記憶部に記憶する移動指令を読み出し、
    　前記曲線指令部は、前記読み出した移動指令を出力し制御を実行させる、
    　請求項１記載の数値制御装置。
  9. 　加工プログラムの曲線指令を読み込む曲線指令読込部と、
    　前記曲線指令に含まれる係数を基に工具の軌跡を表現する多項式を導出する数式導出部と、
    　前記多項式から制御周期毎の移動指令を生成する曲線指令解析部と、
    　前記移動指令を数値制御装置に出力する移動指令出力部と、
    　を備える情報処理装置。
  10. 　１つ又は複数のプロセッサに、
    　加工プログラムの曲線指令を読み込み、
    　前記曲線指令に含まれる係数を基に工具の軌跡を表現する多項式を導出し、
    　前記多項式から制御周期毎の移動指令を生成する、
    　処理を実行させる命令を記憶するコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
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